壓縮試驗和剪切試驗報告

1、實驗二壓縮試驗壓縮試驗是為了測定工程材料在受壓時的力學(xué)性能.有的材料如混凝土、巖石、鑄鐵等,抗拉水平差,但它的抗壓水平很好. 這些材料,除了抗壓強度 bc與抗拉強度 b不 同之外,還有E值及破壞形式上也存在著壓縮與拉伸的差異.因此,壓縮試驗同樣是工 程材料力學(xué)試驗的重要內(nèi)容之一.一、試驗?zāi)康?1) 測定鑄鐵壓縮時的強度極限bc和低碳鋼的屈服極限sc.(2) 觀察鑄鐵和低碳鋼壓縮時的變形和破壞形式,找出它們的不同之處.二、儀器設(shè)備與工具(1) 電子萬能試驗機 WD 200B或壓力試驗機 YE 1000等.(2) 游標卡尺等.三、試樣制備與安裝金屬壓縮試件有圓柱體、正方形柱體、矩形板、帶凸耳板狀等

2、幾種形狀.鑄鐵和低碳鋼的壓縮試件一般做成圓柱體.高度與直徑的比l /d0的大小會影響到試驗的結(jié)果.試件過于細長那么易壓彎,過于粗短那么受兩端摩擦力的影響大.為了保證試件處于單向壓縮狀態(tài),以及試驗結(jié)果具有可比性,國家標準金屬壓縮試驗方法?GB7314 87對側(cè)向無約束試件做出了以下有關(guān)規(guī)定：(1) l (12)d°試件僅適應(yīng)于測定bc.(規(guī)定非比例壓縮應(yīng)力)和P試件圖3- 10壓縮試件安裝(2) l(2.53.5血試件適應(yīng)于測定sc、 bc、 pctc (規(guī)定總壓縮應(yīng)力).(3) l (58)d0試件適應(yīng)于測定pco.oi和壓縮楊氏模量Ec.為了減少摩擦力的影響,試件兩端面應(yīng)盡量光滑,

3、 相互平行,且與軸線垂直.試件安裝在試驗機上下壓座之間,見圖3-10.下承壓座是一個球形承墊,如果試件兩端面稍有不平行,那么球形承墊可以產(chǎn)生調(diào)節(jié) 作用,使壓力通過試件的軸線.四、試驗原理1 .低碳鋼壓縮試驗低碳鋼在壓縮時的 Pl曲線見圖3- 11.在屈服之前,曲線與拉伸時相同.在屈服之后的曲線,就與拉伸的不同了.在彈性范圍內(nèi),加載速率應(yīng)限制在110MPa/s.在明顯塑性變形范圍內(nèi),加載的應(yīng)變速率應(yīng)限制在 (100 500) 10 6 /s之間.材料受壓屈服時,變形繼續(xù)增大,載荷保持不變或出現(xiàn)波動,如圖3-11所示.按圖示的方法,讀取各種情形下的壓縮屈服載荷 Psc ,然后計算壓縮屈服點.26)

4、前面已指出,與試件軸線成 45oC斜截面上的剪應(yīng)力是使材料發(fā)生滑移,即屈服的原 因.由材料力學(xué)知道,無論試件橫截面上的正應(yīng)力是拉應(yīng)力還是壓應(yīng)力,只要大小相同,那么在45oC斜截面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力的大小都是相同的,因此sc與s應(yīng)是相等或相近的.屈服過后,試件變短,橫截面積變大,P l曲線繼續(xù)上升,直至試件被壓成餅狀.因此低碳鋼壓縮試驗不能測出其強度極限.圖3 - 12鑄鐵壓縮試驗曲線 b相當接近.圖3-11低碳鋼壓縮曲線2.鑄鐵壓縮試驗鑄鐵壓縮時的P l曲線呈非線性,見圖 3- 12,這一 點與鑄鐵拉伸時的曲線是相同的.所不同的是鑄鐵壓縮到達 強度極限載荷Pbc前出現(xiàn)較大變形,由原來的圓柱體變?yōu)檠?/p>

5、 鼓形或斜圓柱.脆性材料受壓試件的破壞是個復(fù)雜的外部施力、內(nèi)部損 傷破壞的力學(xué)過程.國內(nèi)外都在研討、爭論這個問題.試件 端部的受力狀態(tài)與試件的破壞形式有密切關(guān)系(圖3 13).不加任何墊片時,鑄鐵試件沿著與軸線成45o55 0方向破壞,制破壞時斜面上的剪應(yīng)力與同樣的材料在剪切試驗中所測得的剪切破壞極限 試件兩端面加墊薄片(三合板)時,其受壓破壞形式如圖3- 13 (b)所示.(a)兩端不加任何墊板(b)兩端加墊三合板( 2mm )圖3- 13鑄鐵試件壓縮破壞形式抗壓強度按下式計算:27)五、試驗步驟(1) 測量試件尺寸.用游標卡尺測量壓縮試件上、中、下3處截面的平均值徑,取它們中的最小值計算截

6、面面積Ao,同時測量試件的高度l.(2) 調(diào)整試驗機橫梁位置,設(shè)置有關(guān)參數(shù)等.(3) 安放試件.(4) 按規(guī)定選擇加載速度,然后加載試驗.(5) 對低碳鋼試件,注意觀察,記下屈服載荷Psc ,或在計算機屏幕上讀取 Psc值;對鑄鐵試件,加載至破壞為止,記下最大載荷Fbc.六、記錄表格材料l(mm)三截面平均直徑(mm).,2、Ao(mm )PSc(kN),c (kN)上中下鑄鐵低碳鋼七、討論問題比擬低碳鋼、鑄鐵的拉伸、壓縮力學(xué)性能和斷口形狀,分析破壞原因?qū)嶒灦羟性囼灩こ讨惺褂玫臉?gòu)件或零部件,除了受到拉伸和壓縮的應(yīng)力作用之外,還受到剪切應(yīng)力 的作用.特別是那些由釧釘、銷釘、螺栓聯(lián)接的構(gòu)件,見圖

7、314,其中聯(lián)接螺栓等受到剪力的作用,它們的抗剪強度如何關(guān)系到構(gòu)件的平安.因此,工程設(shè)計時不僅要考慮材料的抗拉強度和抗壓強度,還要考慮材料的抗剪強度b.剪切試驗就是為了測定材料的b而進行的一種試驗.1一抑釘；2一螺栓；3一銷釘圖3- 14承受剪切的抑釘、銷釘、螺栓八、試驗?zāi)康?1) 測定低碳鋼的抗剪強度.(2) 觀察破壞斷口,分析破壞原因.九、儀器設(shè)備與工具(1) 電子萬能試驗機 WD 200B或其他萬能試驗機、壓力試驗機.(2) 剪切試驗座及壓頭.(3) 游標卡尺等.十、試驗原理剪切試驗有多種做法,圖 3- 15圖318為其中常用的4種剪切試驗原理圖.PPP高分子層壓材料試件b -T-A01一膠接材料；2金屬板圖3- 15膠接材料拉伸剪切試驗原理圖3- 16高分子材料壓縮剪切試驗原理bPb2A0Pb sinb圖3- 17 金屬剪切試驗原理圖3- 18巖石材料剪切試驗原理本次試驗采用圖3 - 17的裝置,受試材料為低碳鋼.H 、 試驗步驟(1) 測量試件受剪處直徑,取平均值,計算A0o(2) 安裝試件,把試件插入剪切塊孔里,調(diào)節(jié)左右對稱.(3) 調(diào)整試驗機橫梁位置,選擇適當量程.(4) 加載試驗,記下剪斷時